專利名稱：靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板的制作方法
靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能裝置，特別是涉及一種不用轉(zhuǎn)動即可跟蹤不同照射角度太陽光
線，并實(shí)現(xiàn)太陽光聚集的靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板。背景技術(shù)：
眾所周知，太陽能是取之不盡，用之不竭，但人們尚未能大規(guī)模利用的重要能源。 隨著煤、石油、天然氣等化石能源的減少及價格的不斷上漲，人類直接從太陽能中獲取能量 已變得越來越重要。目前已有各種各樣的太陽能利用設(shè)備被使用，如光電轉(zhuǎn)換及光熱轉(zhuǎn)換 設(shè)備等。較大型的太陽能聚光設(shè)備包括槽式系統(tǒng)和塔式系統(tǒng)。不管是槽式系統(tǒng)還是塔式系 統(tǒng)，其均需通過轉(zhuǎn)動來跟蹤太陽光線，使得其造價高昂，安裝及維護(hù)不便，且運(yùn)行費(fèi)用高，不 適合安裝在建筑物屋屋面及外墻面上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述問題，而提供一種無須通過運(yùn)動跟蹤太陽光線而實(shí)現(xiàn)太陽光 聚集，光熱轉(zhuǎn)換效率高，易于安裝使用，且不受安裝條件的限制，制作成本低，用途廣泛的靜 止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板，該太陽 能聚光板包括至少一根集熱管，其沿東西向設(shè)置，且長度可無限延長，在每個集熱管外部設(shè) 有兩個向相反方向擴(kuò)張的反射面，每個反射面由一段漸開面和一段與所述漸開面相連的拋 物面形成，其中，所述漸開面的基圓柱與所述集熱管同心，且基圓柱直徑小于集熱管的直 徑，所述拋物面的焦線位于集熱管內(nèi)，兩段拋物面的軸平面之間形成有夾角，且其兩軸平面 之間的交線位于集熱管面向太陽一側(cè)的兩拋物面的焦線之外，集熱管及反射面設(shè)置在板狀 體上。 板狀體為內(nèi)部中空的條形板狀體，板狀體由頂板、底板、側(cè)板及端板構(gòu)成，其中，頂 板由透光材料制成，端板的內(nèi)表面為反光面，板狀體的長度可無限延長。 拋物面的軸平面之間的角平分面與一平面相垂直，所述平面與水平面的夾角等于 或接近太陽能聚光板安裝所在地的緯度。 板狀體的頂板與拋物面的軸平面之間的角平分面的夾角a 3 = 90° -a ,a 2，其 中，c^為太陽能聚光板安裝所在地的緯度值，02為太陽能聚光板安裝面與水平面之間的 夾角，該夾角在北半球以向南傾斜為正，在南半球以向北傾斜為正。 反射面由硬泡沫塑料整體模壓成型，并貼反射膜或涂、鍍有或反光材料而形成。 多根集熱管裝在所述板狀體內(nèi)，每根集熱管的兩端固定在板狀體的兩端板上，多
根集熱管由多個連接管相串接，其位于太陽能聚光板內(nèi)一側(cè)的集熱管的自由端設(shè)有介質(zhì)輸
入口 ，其位于太陽能聚光板內(nèi)另一側(cè)的集熱管的自由端設(shè)有介質(zhì)輸出口。 本發(fā)明還提供了該太陽能聚光板的用途，該靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板
用作建筑物屋頂或墻面的保溫隔熱及裝飾層。
本發(fā)明的貢獻(xiàn)在于，它有效解決了太陽能聚集設(shè)備的造價過高及維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用高 及對安裝場地有限制等問題。由于本發(fā)明的裝置本身可跟蹤太陽光線，而無須通過運(yùn)動跟 蹤太陽光線而實(shí)現(xiàn)太陽光聚集，同時，本發(fā)明的特殊的反射面不僅可直接聚集太陽光，同時 還可聚集大部分漫射太陽光，使其可在陰雨天有效工作，因而光熱轉(zhuǎn)換效率高，易于安裝使 用，且安裝場地限制條件少，并大大降低了制作成本低。本發(fā)明本身可用作建筑材料，如建 筑物屋頂或墻面的保溫隔熱及裝飾材料。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)立體示意圖。
圖2是本發(fā)明的剖面示意圖。
圖3是本發(fā)明的另一剖面示意圖。
圖4是本發(fā)明的光路原理圖。
具體實(shí)施方式
參閱圖1 圖3，本發(fā)明的靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板100包括集熱管 10、反射面21、22及板狀體30。所述集熱管IO為光能轉(zhuǎn)化為熱能的部件，其最好為真空集
熱管。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該集熱管io包括多根間隔平行排列且相互串接的集熱 管，其沿東西向設(shè)置，且長度可根據(jù)設(shè)計需要確定，通常為2 5米。如圖4所示，在每個集 熱管外部設(shè)有兩個向相反方向擴(kuò)張的反射面21、22，每個反射面由一段漸開面2H、221和 一段拋物面212、222形成，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述漸開面211、221與拋物面212、222 在切點(diǎn)E相切連接。所述漸開面是以其與所述集熱管同心的虛擬圓柱G為基圓柱，并以線H 為起點(diǎn)線而形成，該線H是位于所述拋物面212、222的軸平面A、 B之間的角平分面C與集 熱管10的外表面的背離太陽光線一側(cè)的交線，兩段漸開面211、221由同一起點(diǎn)H向相反方 向漸開，所述基圓柱G的直徑約為集熱管直徑的0. 8 0. 95倍，本實(shí)施例中為0. 9倍。所 述拋物面的焦線須落于集熱管內(nèi)，本實(shí)施例中，兩段拋物面的焦線I、 J位于朝太陽一側(cè)的 虛擬基圓柱G與角平分面C的交線附近。兩段拋物面的軸平面A、B之間的夾角應(yīng)為2. 5 3. 5倍地軸傾角，本實(shí)施例中，該夾角為30度。 如圖2所示，集熱管10及反射面21、22設(shè)置在板狀體30上，該板狀體30為內(nèi)部 中空的條形板狀體，板狀體30由頂板31、底板32、側(cè)板33及端板34構(gòu)成，其中，頂板31由 高透光玻璃制成，底板32、側(cè)板33及端板34由塑料制成，端板34的內(nèi)表面涂有反光材料， 形成反光面，板狀體30的長度可無限延長。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，反射面21、22與底板 32、側(cè)板33及端板34由硬質(zhì)泡沫塑料一次模壓成型，在反射面21、22上鍍有高反光材料， 例如鍍鎳或銀。 該太陽能聚光板100的拋物面212、222的軸平面A、B之間的角平分面C與平面D 相垂直，所述平面D與水平面F的夾角等于或接近太陽能聚光板安裝所在地的緯度。板狀體 的頂板31與拋物面的軸平面A、B之間的角平分面C的夾角a3 = 90° -01+02，其中，01 為太陽能聚光板安裝所在地的緯度值，a 2為太陽能聚光板安裝面與水平面之間的夾角，該 夾角在北半球以向南傾斜為正，在南半球以向北傾斜為正。本實(shí)施例中，如太陽能聚光板安 裝所在地的緯度為北緯45度，屋面坡度為向南傾斜19度，則所述夾角a 3應(yīng)為64度。
參見圖1 圖3，多根集熱管10由多個連接管13相串接而相互連通，其內(nèi)裝有水 等介質(zhì)。位于太陽能聚光板內(nèi)靠側(cè)板33—側(cè)的集熱管10的自由端設(shè)有介質(zhì)輸入口 ll，冷 的介質(zhì)，如冷水由此輸入口進(jìn)入。位于太陽能聚光板內(nèi)33另一側(cè)的集熱管的自由端設(shè)有介 質(zhì)輸出口 12，熱水由此輸出口輸出。 本實(shí)施例中，所述的靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板用作建筑物屋頂?shù)谋?隔熱層。 本發(fā)明的工作原理如圖4所示，由于本發(fā)明的集熱管沿東西向設(shè)置，且拋物面的 軸平面A、 B之間的角平分面C與平面D相垂直，平面D與水平面F的夾角等于或接近太陽 能聚光板安裝所在地的緯度，在此條件下，太陽光在一年內(nèi)在南北方向的照射角度必然以 角平分面C為中心面南北偏移，南北偏移的最大偏移角、為地軸傾角的二倍。若拋物面 的軸平面A、 B之間的夾角04大于或等于地軸傾角的四倍，則照射到反射面21、22的光線 經(jīng)一次或多次反射必然落到集熱管10上。又因該太陽能聚光板沿東西方向設(shè)置，因此太陽 光線以任何角度照射到太陽能聚光板100上，都能夠聚集到集熱管10上。因而實(shí)現(xiàn)了在靜 止?fàn)顟B(tài)下的全方位太陽光線的自動跟蹤和聚集。同理，亦能實(shí)現(xiàn)大部分漫射光的聚集。
權(quán)利要求
一種靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板，其特征在于，它包括至少一根集熱管(10)，其沿東西向設(shè)置，且長度可無限延長，在每個集熱管外部設(shè)有兩個向相反方向擴(kuò)張的反射面(21、22)，每個反射面由一段漸開面(211、221)和一段與所述漸開面相連的拋物面(212、222)形成，其中，所述漸開面的基圓柱與所述集熱管同心，且基圓柱直徑小于集熱管的直徑，所述拋物面的焦線位于集熱管內(nèi)，兩段拋物面的軸平面(A、B)之間形成有夾角，且其兩軸平面之間的交線位于集熱管面向太陽一側(cè)的兩拋物面的焦線之外，集熱管(10)及反射面(21、22)設(shè)置在板狀體(30)上。
2. 如權(quán)利要求1所述的靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板，其特征在于，所述板狀 體(30)為內(nèi)部中空的條形板狀體，板狀體(30)由頂板(31)、底板(32)、側(cè)板(33)及端板 (34)構(gòu)成，其中，頂板(31)由透光材料制成，端板(34)的內(nèi)表面為反光面，板狀體(30)的 長度可無限延長。
3. 如權(quán)利要求1所述的靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板，其特征在于，所述拋物 面(212、222)的軸平面(A、B)之間的角平分面(C)與一平面(D)相垂直，所述平面(D)與 水平面(F)的夾角等于或接近太陽能聚光板安裝所在地的緯度。
4. 如權(quán)利要求3所述的靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板，其特征在于，所述板狀 體的頂板(31)與拋物面的軸平面(A、B)之間的角平分面(C)的夾角a3 = 90° -a1+a2， 其中，c^為太陽能聚光板安裝所在地的緯度值，c^為太陽能聚光板安裝面與水平面之間 的夾角，該夾角在北半球以向南傾斜為正，在南半球以向北傾斜為正。
5. 如權(quán)利要求2所述的靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板，其特征在于，所述反射 面(21、22)由硬泡沫塑料整體模壓成型，并貼反射膜或涂、鍍有或反光材料而形成。
6. 如權(quán)利要求2所述的靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板，其特征在于，多根集熱 管(10)裝在所述板狀體(30)內(nèi)，每根集熱管的兩端固定在板狀體的兩端板(34)上，多根 集熱管(10)由多個連接管(13)相串接，其位于太陽能聚光板內(nèi)一側(cè)的集熱管(10)的自由 端設(shè)有介質(zhì)輸入口 (11)，其位于太陽能聚光板內(nèi)另一側(cè)的集熱管的自由端設(shè)有介質(zhì)輸出口 (12)。
7. 權(quán)利要求1所述的靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板的用作建筑物屋頂或墻面 的保溫隔熱及裝飾層。
全文摘要
一種靜止式跟蹤太陽光線的太陽能聚光板，它包括至少一根集熱管(10)，其沿東西向設(shè)置，且長度可無限延長，在每個集熱管外部設(shè)有兩個向相反方向擴(kuò)張的反射面(21、22)，每個反射面由一段漸開面(211、221)和一段與所述漸開面相連的拋物面(212、222)形成，漸開面的基圓柱與所述集熱管同心，且基圓柱直徑小于集熱管的直徑，拋物面的焦線位于集熱管內(nèi)，兩段拋物面的軸平面(A、B)之間形成有夾角，且其兩軸平面之間的交線位于集熱管面向太陽一側(cè)的兩軸平面焦線之外，集熱管(10)及反射面(21、22)設(shè)置在板狀體(30)上。本發(fā)明無須通過運(yùn)動跟蹤太陽光線而實(shí)現(xiàn)太陽光及漫射光聚集，光熱轉(zhuǎn)換效率高，易于安裝使用，且安裝場地條件限制少，制作及運(yùn)行維護(hù)成本低，用途廣泛。
文檔編號F24J2/38GK101701752SQ20091011034
公開日2010年5月5日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者肖立峰 申請人:肖立峰